4-26  高功率激光二极管封装工艺的稳定性

高松信  武德勇  吕文强

针对高功率二极管封装工艺中存在的问题，提出了工艺控制方法，提高了采用微电子工艺研究中的统计过程控制技术（SPC）。所谓SPC技术的基本含义是：利用数理统计分析理论，将连续采集的大量工艺参数数据转换成信息，以确认、改善、纠正工艺过程特性，保证产品质量、成品率和可靠性。

根据SPC控制的技术要求，对早期封装的激光二极管性能状态进行了详细的统计，结果显示，共封装激光二极管643只，次品112只，废品62只，总的平均成品率为73%。在统计过程中，对引起激光二极管线阵单元失效原因进行了分析，芯片电极短路、热沉加工不合格、焊层应力原因、焊料表面污染、芯片失效、其他失效模式所占的百分比分别为33%，22%，16%，10%，12%，7%。

根据失效模式分布图分析，对前期封装工艺中，失效集中的两个工艺环节：上下电极短路和热沉加工不合格进行了优化设计和质量控制。利用SPC控制的“前馈控制”手段和“实时反馈控制”技术对各个工艺环节进行了控制，大大提高了工艺稳定性和产品的成品率。

通过实验结果显示，采用SPC封装工艺控制后，共封装激光二极管芯片593只，次品35只，废品24只，成品率由原来的77%提高到了90%，充分说明封装工艺的稳定性得到了很大的提高。同时，根据统计结果，对封装中出现的芯片电极短路、热沉加工不合格、焊层应力原因、焊料表面污染、芯片失效、其他不稳定因素所占的百分比分别为3%，7%，47%，17%，17%，9%。

得出目前引起激光二极管封装失效的主要原因，为今后高功率激光二极管封装工艺的进一步优化设计提供了重要的参考依据，为封装工艺的进一步发展奠定了基础。